Este documento descreve as principais descobertas e experiências que levaram à compreensão da estrutura de dupla hélice do DNA, incluindo os trabalhos iniciais de Miescher, Griffith e Avery, e as experiências cruciais de Hershey e Chase e a descoberta final da estrutura de dupla hélice por Watson e Crick em 1953.
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DNA desde a descoberta à
dupla hélice
Todos sabem identificar esta animação como a
representação de uma molécula de DNA.
Mas como é que uma molécula se tornou celebridade?
Qual é o seu mérito?
É que ninguém a viu com este aspecto, é apenas um
conjunto de átomos de cinco elementos químicos comuns!
O descobrir dos seus segredos é uma história igualmente
interessante mas memos conhecida.
Vamos descobrir os seus segredos interpretando as
experiências que os revelaram.
O objectivo é, também, compreender como se faz ciência.
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A descoberta “O princípio
transformante”
DNA desde a descoberta à
dupla hélice
Friedrich Miesche (1869) a
trabalhar com células retiradas de
uma ferida infectada (em que o
conteúdo celular é basicamente o
núcleo) descobre a “nucleina”.
Em 1874 a substância fica
conhecida como ácido nucleico
quando a separa em uma
proteína e uma substância ácida.
Em 1928, Frederick Griffith,
trabalha com pneumococus, na
busca de uma vacina para a
tuberculose, que não descobre,
mas torna evidente existir uma
substância que controla a
actividade celular. Fica a questão:
Que substância é essa?
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A experiência de Griffith
DNA desde a descoberta à
dupla hélice
1.1 - Com base nos dados da figura, justifique as
designações de:
a) - virulenta, atribuìda à forma S;
b) - não virulenta, atribuída à forma R.
1.2 - Griffith concuíu, a partir da análise dos resultados
desta experiência, que existia nas bactérias S um
“princípio transformante” capaz de alterar as bactérias
R. Comente as suas conclusões.
1.3 - È possível identificar, com base na interpretação
desta experiência, a molécula responsável pela
determinação das caraterísticas da célula? Justifique a
sua resposta.
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1.1 a) A designação de virulenta, atribuída à forma S, justifica-se
pelo facto de esta estirpe de bactérias, quando inoculada no
rato, provocar a sua morte.
1.1 a) A designação de virulenta, atribuída à forma S, justifica-se
pelo facto de esta estirpe de bactérias, quando inoculada no
rato, provocar a sua morte.
1,1 b) A designação de não virulenta, atribuída à forma R,
justifica-se pelo facto de esta estirpe, quando inoculada no rato
não provocar a sua morte.
1,1 b) A designação de não virulenta, atribuída à forma R,
justifica-se pelo facto de esta estirpe, quando inoculada no rato
não provocar a sua morte.
A experiência de Griffith
DNA desde a descoberta à
dupla hélice
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1.2 A conclusão de Griffith tem lógica, dado que as formas R, quando
inoculadas juntamente com as bactérias S mortas, tem um comportamento
diferente, passando a provocar a morte dos ratos,
Tal facto só pode ser explicado partindo do princípio de que estas bactérias
foram transformadas, e essa transformação deverá ser atribuída a um
qualquer componente das bactérias S, que será, segundo Griffith, o
“princípio transformante”.
1.2 A conclusão de Griffith tem lógica, dado que as formas R, quando
inoculadas juntamente com as bactérias S mortas, tem um comportamento
diferente, passando a provocar a morte dos ratos,
Tal facto só pode ser explicado partindo do princípio de que estas bactérias
foram transformadas, e essa transformação deverá ser atribuída a um
qualquer componente das bactérias S, que será, segundo Griffith, o
“princípio transformante”.
1.3 Com esta experiência, não é possível determinar o constituinte da
bactéria S que corresponde ao “princípio transformante”, pois todos
actuaram em conjunto. Para tal conclusão, seria necessário proceder a
inoculações dos constituintes em separado.
1.3 Com esta experiência, não é possível determinar o constituinte da
bactéria S que corresponde ao “princípio transformante”, pois todos
actuaram em conjunto. Para tal conclusão, seria necessário proceder a
inoculações dos constituintes em separado.
A experiência de Griffith
DNA desde a descoberta à
dupla hélice
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DNA desde a descoberta à
dupla hélice
A procura do “princípio transformante”
- Um papel para o DNA?
Em 1944 Avery e a sua equipa não
esquecem os trabalhos anteriores e tornam
o DNA um suspeito credível para assumir o
papel de “princípio transformante” .
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A experiência de Avery
DNA desde a descoberta à
dupla hélice
1.1 – Identifique o objetivo de Avery e
seus colaboradores ao executar esta
experiência.
1.2 – Para cada uma das montagens,
A, B e C:
a) Identifique as biomoléculas
presentes no inoculado;
b) – refira a hipótese que se
pretende testar.
1.3 – Qual é a conclusão que se poide
tirar desta experiência?
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1.1 O objectivo dos autores da
experiência era identificar a
natureza química do denominado
“princípio transformante”.
1.1 O objectivo dos autores da
experiência era identificar a
natureza química do denominado
“princípio transformante”.
1.2 a) No inoculado A, existem
polissacáridos e ácidos nucleicos;
em B, proteínas e ácidos nucleicos;
em C, apenas ácidos nucleicos.
1.2 a) No inoculado A, existem
polissacáridos e ácidos nucleicos;
em B, proteínas e ácidos nucleicos;
em C, apenas ácidos nucleicos.
1.2 b) Em A, pretende-se provar
que não são as proteínas o princípio
transformante; em B, que não são
os polissacáridos; em C, que são os
ácidos nucleicos.
1.2 b) Em A, pretende-se provar
que não são as proteínas o princípio
transformante; em B, que não são
os polissacáridos; em C, que são os
ácidos nucleicos.
A experiência de Avery
DNA desde a descoberta à
dupla hélice
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Mais uma questão:
Porque é que, nesta experiência, os
lípidos não foram considerados, se
também são constituintes da
matéria viva?
Nesta experiência os lípidos foram
destruídos pelo álcool utilizado
para extrair os outros
constituintes.
Ainda mais uma questão:
Porque é que esta experiência não
foi, na altura, considerada pela
comunidade científica?
Nesta experiência a evidência é
obtida por exclusão de partes e a
comunidade científica não estava
preparada para eleger o DNA como
a molécula “mestra” da actividade
celular. Na altura, as proteínas,
mais complexas e diversas,
pareciam ser melhores candidatos.
Mas a suspeita ficou instalada.
A experiência de Avery
DNA desde a descoberta à
dupla hélice
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A experiência de Hershey e Chase – modo de actuação de um
bacteriofago (fago)
DNA desde a descoberta à
dupla hélice
Ver animação
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A experiência de Hershey e Chase – actividade do manual
DNA desde a descoberta à
dupla hélice
1.1 – Justifique a utilização de meios
contendo alternadamente S ou P
radioativos.
1.2 – Interprete os resultados obtidos
por Hershey e Chase, comparando-os
com os que foram obtidos por Avery e
seus colaboradores.
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1.1 Hershey e Chase pretendiam determinar
qual das duas moléculas que constituem um
vírus, DNA e proteínas, seria capaz de entrar
na bactéria e alterar o seu comportamento.
Como as moléculas não são visíveis ao
microscópio recorreram à marcação
radioactiva para acompanhar o percurso destas
moléculas. Quando utilizavam S radioactivo,
conseguiam marcar apenas as proteínas; logo,
onde aparecesse radioactividade estariam
presentes estas moléculas. Quando utilizavam
P radioactivo, marcavam o DNA; a presença
de radioactividade determinaria a localização
desta molécula.
1.1 Hershey e Chase pretendiam determinar
qual das duas moléculas que constituem um
vírus, DNA e proteínas, seria capaz de entrar
na bactéria e alterar o seu comportamento.
Como as moléculas não são visíveis ao
microscópio recorreram à marcação
radioactiva para acompanhar o percurso destas
moléculas. Quando utilizavam S radioactivo,
conseguiam marcar apenas as proteínas; logo,
onde aparecesse radioactividade estariam
presentes estas moléculas. Quando utilizavam
P radioactivo, marcavam o DNA; a presença
de radioactividade determinaria a localização
desta molécula.
A experiência de Hershey e Chase – actividade do manual
DNA desde a descoberta à
dupla hélice
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1.2 Como Avery e os seus
colaboradores, Hershey e Chase
puderam concluir que o DNA é a
molécula que contém a
informação que a torna capaz de
determinar a actividade a
desenvolver por uma célula.
1.2 Como Avery e os seus
colaboradores, Hershey e Chase
puderam concluir que o DNA é a
molécula que contém a
informação que a torna capaz de
determinar a actividade a
desenvolver por uma célula.
A experiência de Hershey e Chase
DNA desde a descoberta à
dupla hélice
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DNA desde a descoberta à
dupla hélice
Desfeita a dúvida
Em 1952, com uma batedora emprestada,
comprovam que é o DNA, e não as
proteínas, o suporte da informação
genética.
Cresce assim o interesse nesta molécula e
a pesquisa vai continuar…
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DNA desde a descoberta à
dupla hélice
Evidências:
Todas as espécies possuem DNA,
com as mesmas bases azotadas;
Em cada espécie, as células
somáticas dos indivíduos possuem,
normalmente, DNA com a mesma
composição;
O número de nucleótidos e a sua
ordem variam de espécie para espécie.
Em cada espécie há uma grande
semelhança entre as quantidades de
timina e adenina, por um lado, e de
citosina e guanina, por outro – regra de
Chargaff .
A + G
T + C
= 1
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DNA desde a descoberta à
dupla hélice
Padrão do
DNA obtido
por difracção
dos raios X
Maurice Wilkins1916-2004 Rosalind Franklin 1920-1958
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DNA desde a descoberta à
dupla hélice
DNA circular com diferentes graus de enrolamento, observado ao microscópio
electrónico.
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DNA desde a descoberta à
dupla hélice
Em 1953, o biólogo James
Watson e o físico e
bioquímico Francis Crick
propuseram, em trabalho
publicado na revista Nature, um
modelo tridimensional para a
estrutura do DN – a dupla hélice.
